《專設(shè)安全設(shè)施》課件

1、2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,1,第5章 專設(shè)安全設(shè)施,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,2,5.1 概述,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,3,5.1 概述,目的：事故工況下確保反應(yīng)堆停閉，排出堆芯余熱和保持安全殼的完整性，避免在任何情況下放射性物質(zhì)的失控排放，減少設(shè)備損失，保護(hù)公眾和核電廠工作人員的安全 包括：安全注入系統(tǒng)、安全殼、安全殼噴淋系統(tǒng)、安全殼隔離系統(tǒng)、安全殼消氫系統(tǒng)、輔助給水系統(tǒng)和應(yīng)急電源 事故時(shí)安全措施： 向堆芯注入應(yīng)急冷卻水，防止堆芯熔化； 對(duì)安全殼氣空間冷卻降壓，防止放射性物質(zhì)向大氣釋放； 限制安全殼內(nèi)氫氣濃集； 向蒸汽發(fā)生器應(yīng)急供水,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,4,5

2、.1 概述（續(xù),設(shè)計(jì)遵循的原則： 設(shè)備高度可靠。 即使在發(fā)生安全停堆地震（從地質(zhì)學(xué)和地震學(xué)考慮能產(chǎn)生的最大振動(dòng)性地面運(yùn)動(dòng)的地震）的情況下，專設(shè)安全設(shè)施仍能發(fā)揮其應(yīng)有的功能。 系統(tǒng)的多重性。 一般設(shè)置兩套或兩套以上執(zhí)行同一功能的系統(tǒng)。并且最好兩套系統(tǒng)采用不同的原理設(shè)計(jì)，這樣即使單個(gè)設(shè)備故障也不影響系統(tǒng)正常功能的發(fā)揮。 系統(tǒng)必須相互獨(dú)立。 各系統(tǒng)間原則上不希望共用其它設(shè)備或設(shè)施。重要的能動(dòng)設(shè)備必須進(jìn)行實(shí)體隔離，以防止同一臺(tái)設(shè)備故障殃及其它設(shè)備失效 系統(tǒng)定期檢驗(yàn)。 能對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備的性能進(jìn)行試驗(yàn)，使其始終保持應(yīng)有的功能,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,5,5.1 概述（續(xù),設(shè)計(jì)遵循的原則（續(xù)）： 系統(tǒng)

3、必須具備可靠動(dòng)力源。 在發(fā)生斷電事故時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到其額定功率。柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)具多重性、 獨(dú)立性和試驗(yàn)其可用性的特點(diǎn)。 系統(tǒng)必須具有足夠的水源。 在發(fā)生失水事故后，始終都滿足使堆芯冷卻和安全殼冷卻所需的水量，蒸汽發(fā)生器的輔助給水系統(tǒng)還設(shè)有備用水源。 系統(tǒng)按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故確定的冷卻性能須滿足如下要求： 燃料包殼最高溫度保持低于1204； 最大包殼氧化程度不超過包殼總厚度的17%； 最大產(chǎn)氫量不超過包殼水化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)氫量的1%； 安全殼內(nèi)壓力保持在設(shè)計(jì)壓力以下； 堆芯幾何形狀的改變限制在對(duì)堆芯進(jìn)行冷卻的限度之內(nèi)。 應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)保持其對(duì)堆芯進(jìn)行長(zhǎng)期冷卻能力,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)

4、施,6,5.2 安注系統(tǒng),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,7,5.2.1 系統(tǒng)功能,安全注入系統(tǒng)又叫做應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)。它的主要功能是： 當(dāng)一回路系統(tǒng)破裂引起失水事故時(shí)，安全注入系統(tǒng)向堆芯注水，保證淹沒和冷卻堆芯，防止堆芯熔化，保持堆芯的完整性。 當(dāng)發(fā)生主蒸汽管道破裂時(shí)，反應(yīng)堆冷卻劑由于受到過度冷卻而收縮，穩(wěn)壓器水位下降，安全注入系統(tǒng)向一回路注入高濃度含硼水，重新建立穩(wěn)壓器水位，迅速停堆并防止反應(yīng)堆由于過冷而重返臨界,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,8,5.2.2 系統(tǒng)描述,安全注入系統(tǒng)必須能夠根據(jù)事故引起一回路系統(tǒng)壓力下降的情況，在不同的壓力水平下介入。 安全注入系統(tǒng)通常分三個(gè)子系統(tǒng)： 高壓

5、安全注入系統(tǒng) 蓄壓箱注入系統(tǒng) 低壓安全注入系統(tǒng),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,9,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,10,高壓安注系統(tǒng) 任務(wù)：一回路發(fā)生的破口已使其(絕對(duì))壓力下降到11. 9 MPa，或主蒸汽管道發(fā)生破裂引起一回路溫度明顯降低時(shí)，高壓安注系統(tǒng)向堆芯注入高濃硼酸水，迅速冷卻和淹沒堆芯，并抵消因溫度效應(yīng)引起的正反應(yīng)性增加，使反應(yīng)堆維持在次臨界。 組成：高壓安注泵(3臺(tái))、濃硼酸注人箱（1個(gè)）、硼酸再循環(huán)回路(包括硼注入緩沖箱，兩臺(tái)硼酸再循環(huán)泵）、管道及閥門。此外還包括安全殼地坑、低壓安注泵、安全殼噴淋熱交換器,系統(tǒng)描述（續(xù),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,11,高壓安注系統(tǒng)（續(xù)）

6、 工作： 直接注入階段。低壓安注泵從換料水箱吸水，高壓安注泵優(yōu)先從低壓安注泵排水管吸水，經(jīng)高壓安注泵升壓后注入一回路。當(dāng)?shù)蛪喊沧⒈霉收蠒r(shí)，高壓安注泵也可從換料水箱吸水。 再循環(huán)注入階段。當(dāng)換料水箱達(dá)到低水位時(shí)，低壓安注泵從安全殼地坑吸水，經(jīng)安注泵升壓后在經(jīng)高壓安注泵注入一回路。（當(dāng)安全殼地坑的水需要冷卻時(shí)，安全殼地坑的水先經(jīng)過安全殼噴淋系統(tǒng)的熱交換器進(jìn)行冷卻，然后再注入一回路,系統(tǒng)描述（續(xù),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,12,蓄壓箱注入系統(tǒng) 工作：失水事故情況下，當(dāng)一回路壓力低于蓄壓箱的注入壓力時(shí)，蓄壓箱內(nèi)氮?dú)鈮毫κ鼓嬷归y打開，蓄壓箱內(nèi)含硼水迅速注入堆芯。每個(gè)蓄壓箱的水量可充滿半個(gè)堆芯。當(dāng)發(fā)

7、生大破口事故時(shí)，三個(gè)子系統(tǒng)可馬上全部投入運(yùn)行。 特點(diǎn)：可靠、迅速（無時(shí)間延遲）。該系統(tǒng)為非能動(dòng)系統(tǒng)，不用安注信號(hào)啟動(dòng)任何電氣設(shè)備,系統(tǒng)描述（續(xù),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,13,低壓安注系統(tǒng) 工作： 直接注入階段：從換料箱吸水，然后泵給高壓安注泵，如果泵出口壓力高于一回路壓力，則直接注入一回路。 再循環(huán)階段：從安全殼吸水再泵給高壓安注泵或一回路,系統(tǒng)描述（續(xù),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,14,5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行,備用狀態(tài)： 電廠正常功率運(yùn)行時(shí)，高壓安注系統(tǒng)除一臺(tái)高壓安注泵作為上充泵運(yùn)行，一臺(tái)硼酸循環(huán)泵連續(xù)運(yùn)行外，其它設(shè)備處于備用狀態(tài)，蓄壓箱與一回路之間的電動(dòng)隔離閥在一回路壓力高于7.

8、0MPa后打開，下游的逆止閥由于一回路高于蓄壓箱側(cè)壓力而關(guān)閉。 啟動(dòng)信號(hào)（下列任一信號(hào)可啟動(dòng)安注系統(tǒng) ）： 穩(wěn)壓器低壓力（11.9MPa）； 安全殼高壓（0.14MPa）； 一臺(tái)蒸汽發(fā)生器壓力比其它兩臺(tái)的壓力低（壓差高達(dá)0.7MPa）； 兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器蒸汽流量高，同時(shí)發(fā)生一回路平均溫度低到284； 兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器蒸汽流量高，同時(shí)發(fā)生蒸汽低壓力（3.55 MPa）； 手動(dòng)啟動(dòng),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,15,5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù),安注過程： 直接注入階段。當(dāng)出現(xiàn)安注信號(hào)時(shí)，安注系統(tǒng)同時(shí)執(zhí)行下述動(dòng)作： 啟動(dòng)另一臺(tái)高壓安注泵和兩臺(tái)低壓安注泵； 打開高壓安注泵通往換料水箱的電動(dòng)閥，在這兩個(gè)閥

9、達(dá)到全開位置時(shí)，關(guān)閉高壓安注泵通往容控箱的閥門； 打開硼注入罐上、下游的四個(gè)閥門； 關(guān)閉硼注入罐與硼酸循環(huán)回路間的閥門； 打開低壓安注泵與換料水箱間的閥； 打開低壓安注泵出口通往高壓安注泵的閥； 隔離化容系統(tǒng)正常上充管線和上充泵最小流量管線，但仍保持軸封水注入管線上的閥開著； 打開低壓安注泵通往換料水箱的最小流量管線上的閥； 發(fā)出打開蓄壓箱冷段注入管線上的閥的指令（實(shí)際已在開啟狀態(tài),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,16,5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù),安注過程（續(xù)）： 上述動(dòng)作完成后即進(jìn)入直接注入階段。 對(duì)于中、小破口失水事故，一回路壓力緩慢下降，低壓安注泵出口壓力低于一回路系統(tǒng)壓力時(shí)，作為高壓安注

10、的前置增壓泵運(yùn)行； 一回路壓力下降到蓄壓箱注入壓力以下時(shí)，加壓氮?dú)鈱⒑鹚杆僮⑷攵研荆?當(dāng)一回路壓力下降到低于低壓安注泵的出口壓力時(shí)，低壓安注泵直接將含硼水注入一回路冷管段。 換料水箱的水位隨注入過程下降，當(dāng)換料水箱水位降至低2（水位為6.92m，高出箱底5.9m）且安注信號(hào)仍存在時(shí)，系統(tǒng)做向再循注入的準(zhǔn)備，即把低壓安注泵出口通往換料水箱的最小流量管線切換到通往地坑，以避免轉(zhuǎn)入再循環(huán)注入后安全殼地坑的水污染換料水箱,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,17,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,18,5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù),安注過程（續(xù)）： 再循環(huán)注入階段。換料水箱水位達(dá)到低3(水位為3.12m，高

11、出箱底2.1m)且安注信號(hào)依然存在時(shí)，開始再循環(huán)注入。低壓安注泵通往安全殼地坑的隔離閥打開，至全開位置時(shí)，關(guān)閉通往換料水箱的隔離閥，這時(shí)，低壓安注泵從安全殼地坑吸水，水升壓后送往高壓安注泵入口或直接注入一回路冷管段,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,19,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,20,5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù),安注過程（續(xù)）停運(yùn)： 安注信號(hào)出現(xiàn)5分鐘后，操縱員可以根據(jù)電廠具體情況和操作規(guī)程，在進(jìn)行安注信號(hào)的手動(dòng)復(fù)位后，停運(yùn)或改變安注系統(tǒng)的設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 在安注信號(hào)出現(xiàn)后的頭5分鐘內(nèi)，手動(dòng)復(fù)位被鎖定，這種“鎖定”可以保證在操縱員明確知道不需要安注投入之前不得中斷安全設(shè)施的任何功能,5.2

12、.4 安注系統(tǒng)綜述（看書,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,21,5.3 安全殼系統(tǒng),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,22,5.3.1 安全殼的功能,在發(fā)生失水事故和主蒸汽管道破裂事故時(shí)承受內(nèi)壓，容納噴射出的汽水混合物，防止或減少放射性物質(zhì)向環(huán)境的釋放，作為放射性物質(zhì)與環(huán)境之間的第三道屏障。 對(duì)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的放射性輻射提供生物屏蔽，并限制污染氣體的泄漏。 作為非能動(dòng)安全設(shè)施，能夠在全壽期內(nèi)保持其功能，承受外部事件（如飛機(jī)撞擊、龍卷風(fēng)）和內(nèi)部飛射物及管道甩擊的影響,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,23,按結(jié)構(gòu)材料分： 有鋼結(jié)構(gòu)的、鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土的，也有既用鋼也用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝

13、土的復(fù)合結(jié)構(gòu)； 按性能分： 干式的和冰冷凝式的； 按幾何形狀: 有圓柱形的和圓形的,5.3.2 安全殼的形式,其余看書,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,24,5.4 安全殼噴淋系統(tǒng),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,25,在發(fā)生失水事故或?qū)е掳踩珰?nèi)溫度、壓力升高的主蒸汽管道破裂事故時(shí)從安全殼頂部空間噴灑冷卻水，為安全殼氣空間降溫降壓，限制事故后安全殼內(nèi)的峰值壓力，以保證安全殼的完整性， 在必要時(shí)向噴淋水中加入NaOH，以去除安全殼大氣中懸浮的碘和碘蒸汽。 冷卻安全殼地坑中的水。 大亞灣900MW機(jī)組應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)中沒有配置熱交換器，在再循環(huán)安注模式下，安全殼地坑的水需冷卻時(shí)，由安全殼噴淋系統(tǒng)

14、的熱交換器冷卻后再注入堆芯，安全殼噴淋系統(tǒng)是在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下可以排除安全殼內(nèi)熱量的唯一系統(tǒng),5.4.1 系統(tǒng)功能,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,26,5.4.2 系統(tǒng)描述,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,27,5.4.2 系統(tǒng)描述,系統(tǒng)有兩個(gè)相同系列，每個(gè)系列能單獨(dú)滿足要求。 每一系列由一臺(tái)噴淋泵，一臺(tái)熱交換器、一臺(tái)噴射器、噴淋管線和閥門組成。 換料水箱和氫氧化鈉循環(huán)系統(tǒng)是共用的。 四條環(huán)形噴淋管（每個(gè)系列兩條）以安全殼中心線為中心固定在安全殼拱頂上，噴頭的定位和配置保證每一系列噴灑的冷卻水能復(fù)蓋安全殼整個(gè)空間。 噴射泵連接在噴淋泵的旁路管線上。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),從噴淋泵旁路經(jīng)過的噴淋水通過噴射器

15、時(shí)，將氫氧化鈉吸入并與噴淋水混合后送入噴淋泵入口，含有氫氧化鈉的噴淋液經(jīng)泵升壓后噴出。 氫氧化鈉添加回路用于去除安全殼大氣中懸浮碘和碘蒸汽,5.4.3 系統(tǒng)運(yùn)行、5.5 安全殼隔離系統(tǒng)（看書,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,28,5.6 可燃?xì)怏w控制系統(tǒng),2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,29,任務(wù)：用來監(jiān)測(cè)、控制安全殼氣空間的氫氣濃度，防止失水事故后安全殼內(nèi)氫氣積累到超過燃燒或爆炸限值水平。 發(fā)生失水事故后，造成安全殼內(nèi)氫氣積累的原因： 燃料包殼材料鋯與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 冷卻劑中溶解氫的釋放； 水在堆芯內(nèi)的輻射分解； 水在安全殼地坑內(nèi)的輻射分解； 噴淋溶液與安全殼內(nèi)材料化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣,5.

16、6.1 概述,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,30,為了滿足失水事故后對(duì)安全殼內(nèi)可燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)和控制要求，壓水堆核電廠設(shè)計(jì)中采用了氫氣取樣系統(tǒng)、事故后安全殼氣體混合系統(tǒng)、氫氣復(fù)合系統(tǒng)和氫氣排放系統(tǒng)。 事故后氫氣取樣系統(tǒng) 事故后氫氣取樣系統(tǒng)，用來提供安全殼氣體樣品，通過取樣分析監(jiān)測(cè)安全殼內(nèi)氫氣的濃度，確保氫復(fù)合器的及時(shí)投入。該系統(tǒng)由若干臺(tái)風(fēng)機(jī)、管路和一個(gè)樣品容器組成，管路應(yīng)保證可從安全殼內(nèi)若干有代表性的點(diǎn)采集樣品。 安全殼氣體混合系統(tǒng) 該系統(tǒng)用來混合安全殼大氣，防止局部空間氫氣濃度增高，該系統(tǒng)由若干風(fēng)機(jī)和配氣管路組成，管路的布置應(yīng)防止出現(xiàn)氫氣濃度可能增高的滯流區(qū)，該系統(tǒng)事故后投入運(yùn)行，攪拌安全殼大氣,5.6.2 系統(tǒng)描述,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,31,氫氣復(fù)合系統(tǒng)。 內(nèi)部熱力氫復(fù)合器：氫復(fù)合器用來使氫氣和氧氣在受控的速率下合成水，從而去除安全殼大氣中的氫氣。 外部氫復(fù)合器系統(tǒng),5.6.2 系統(tǒng)描述,2021/3/8,專設(shè)安全設(shè)施,32,事故后氫氣排放系統(tǒng) 該系統(tǒng)用來在發(fā)生失水事故后從安全殼內(nèi)排出足夠數(shù)量的氣體，使安全殼內(nèi)氫濃度在假定無其它除氫設(shè)施存在的條件下保持